梅子箐水库扩建工程三洞桥水库主坝坝型比选

肖富桔，杜守来

(攀枝花市水利水电勘测设计咨询有限公司，四川攀枝花，617000)

1 工程概况

四川省攀枝花市西区梅子箐水库扩建工程由水库枢纽工程、充水工程、梅子箐灌区工程和福田灌区工程组成，水库枢纽工程包括梅子箐水库扩建工程、三洞桥水库工程和高涧沟水库扩建工程。

三洞桥水库位于四川省攀枝花市仁和区福田镇与云南省丽江市华坪县兴泉镇交界处，地处攀枝花市仁和区福田镇大兴河上，因两省交界处有一桥梁(三洞桥)而得名三洞桥水库，工程建设目的是为解决梅子箐水库引水水源而修建，三洞桥水库建成后总库容为59.4万m3。

2 坝址、坝轴线选择

梅子箐水库充水工程的取水口布置在仁和区福田镇大兴河上，即在大兴河上修建三洞桥水库，根据水文调节计算结果，三洞桥水库需要兴利库容45.62万m3，由于三洞桥以上地势平坦，并且属云南省华坪县管辖，设计在满足向梅子箐充水要求的前提下，以回水不超过省界限为原则进行坝轴线选择，即在河道高程1185.0m至三洞桥段选择坝轴线。

大兴河河道高程1185.0m至三洞桥段仅长1700m，通过现场勘察，根据当地的实际地形、地质条件，拟在三洞桥下游1420m(直线距离990m)处修建三洞桥水库。由于坝轴线上移，地质条件基本相同，河道虽然变缓，但是河道狭窄，回水将进入云南省境内，两岸农田淹没较多，补偿投资增大且补偿协调困难。拟建坝轴线下游河道逐渐变陡，河道加宽，并且轴线下游220m右岸为大面积农田和农户集中居住区，无坝轴线选择条件。所以整个上坝址范围内坝轴线无比较价值，本次设计推荐在河道下游距省交界线1420m(直线距离990m)处修建三洞桥水库。

3 坝型比选

根据地形、地质条件和当地建筑材料的情况，初步拟定了以碾压心墙土石坝为代表的当地材料坝和以混凝土重力坝为代表的刚性坝进行重点研究[1]，根据各坝型特点布置拦河大坝和枢纽其他建筑物后进行同精度比较，择优选定坝型。

3.1 方案布置

3.1.1 碾压心墙土石坝

碾压心墙土石坝坝顶高程1221.50m，坝顶长81.00m，坝顶宽5.00m，最大坝高30.50m。上游坝坡由上至下分为2级坝坡，分别为1∶2.25、1∶2.50，在高程1211.50m处设2.00m宽的马道；下游坝坡由上至下分为3级坝坡，分别为1∶2.00、1∶2.25、1∶2.50、1∶1.50，在高程1211.50m、1201.50m处设2.00m宽的马道，棱体顶宽2.00m。大坝心墙顶部高程为1218.32m，顶宽3.00m，上、下游边坡均为1∶0.25，上、下游均采用砂卵石做过渡料，厚1.50m。大坝心墙采用昔格达组粉质砂岩填筑，要求Rd≥1.7×103kg/m3，K≤1×10-5cm/s；坝壳料采用石渣料填筑，要求Rd≥1.875×103kg/m3，K≤1×10-4cm/s。工程防渗系统由坝体防渗系统及基础防渗系统组成。坝体防渗系统采用大坝心墙(昔格达土料)防渗。基础采用帷幕灌浆，灌浆轴线为大坝坝轴线，心墙底部做混凝土灌浆盖板。根据地勘资料，帷幕灌浆采用单排二序，灌浆孔沿坝轴线布置，灌浆自下而上循序进行，最终孔距2.00m，帷幕灌浆深入相对不透水层5.00m，相对不透水层指标Lu≤8。坝顶上游设防浪墙，防浪墙顶高程为1213.90m，高于坝顶1.20m，大坝下游浇筑C20钢筋混凝土栏杆。碾压心墙土石坝断面详见图1。

3.1.2 混凝土重力坝方案

混凝土重力坝[2]大坝由溢流段和非溢流段组成，大坝总长83.00m，坝顶宽4.0m，最大坝高32.50m，坝顶高程为1221.50m。大坝桩号K0+000.00～K0+025.30和K0+042.80～K0+083.00段为非溢流坝段，上游坝坡为1∶0.00，下游坝坡在高程1217.70m以上为1∶0.00，在高程1217.00m以下为1∶0.70；大坝桩号K0+025.30～K0+042.80段为溢流坝段，上游坝坡为1∶0.00，下游坝坡为1∶0.70。大坝桩号K0+025.30～K0+042.80段为溢流坝段，上游坝坡为1∶0.00，下游坝坡为1∶0.70。溢流堰采用闸门控制的宽顶堰，溢流堰净宽16.00m，堰顶高程为1214.00m，闸门分为两孔，为平面钢闸门，单孔闸门尺寸为8.00m×4.50m(宽×高)，采用卷扬式启闭机启闭。消能方式采用底流消能，溢流段下游接消力池。消力池宽16.00m，长42.00m，深4.50m，两侧边墙高9.50m。为了保护下游河道两岸不受冲刷，在消力池出口河底护坦。大坝采用帷幕灌浆进行坝基防渗，大坝上游设灌浆平台，灌浆平台宽2.50m，厚2.00m，与坝体连接处利用紫铜片止水带止水，沥青麻丝填充。帷幕灌浆布置为单排双序孔，最终孔距2.00m，自下而上灌浆，灌浆底线以Lu≤10下再灌一段为准。混凝土重力坝断面详见图2。

图1 碾压心墙土石坝大坝标准制面

图2 混凝土重力坝大坝标准剖面

3.2 方案选择

3.2.1 建坝条件

拟建的三洞桥水库库区总体属中山区构造侵蚀地貌，斜坡、沟谷地形。取水口位于大兴河下游，在库区段总体呈南北展布，两侧山体斜坡坡度一般在15°～23°，但近河谷处坡度突然变得较陡，拟定坝址区这种情况更为显著。大兴河的右岸为华坪到攀枝花的S310省道沿库区延伸，局部地段在公路内侧形成高约5m～10m的开挖边坡，其余段为原始地形地貌，当地农民进行的生产、生活活动主要是种植蔬菜、玉米、水稻及芒果等，斜坡多生长杂草及少量灌木，植被发育不良。

3.2.2 枢纽布置条件

根据枢纽工程布置，两种坝型补水取水隧洞布置位置基本相同，区别在于碾压心墙土石坝需修建岸边溢洪道作为专门的泄水建筑物，且因溢洪道的开挖，在右侧形成高边坡，高边坡上紧邻S310省道，水库建成后的运行将对S310省道形成隐患；混凝土重力坝可从坝顶泄流，更易于解决永久性泄洪问题，不必另行布置泄水建筑物，并且可以避免修建泄水建筑物带来的高边坡治理及隐患问题。就枢纽布置条件而言，混凝土重力坝方案略优。

3.2.3 施工条件

①碾压式土石坝

根据工程布置，碾压式心墙土石坝土石方填筑10.28万m3，影响本方案施工工期的关键线路为：冲砂洞工程→坝基开挖与基础处理→帷幕灌浆→坝体填筑。该线路中大坝基础处理与大坝填筑成为控制工期的主要因素。采用该坝的优点是可以充分利用当地建筑材料，施工工艺简单；不足之处是由于坝址为狭窄河谷，施工场地小，不利于大型机械施工，坝体与溢洪道开挖之间施工干扰较大。施工总工期为7个月。

②混凝土重力坝

根据工程布置，混凝土重力混凝土浇筑2.02万m3，影响本方案施工工期的关键线路为：坝基开挖与基础处理→帷幕灌浆→坝体混凝土浇筑。该线路中大坝基础处理与坝体混凝土浇筑成为控制工期的主要因素。该坝型各部分之间施工干扰小，技术成熟，施工期洪水影响小。施工总工期为7个月。

两种坝型交通条件基本相近，虽施工期的关键线路略有差异，但施工总工期一致，施工工艺都很成熟。虽然碾压式土石坝为代表的当地材料坝具有充分利用当地建筑材料的优点，但因场地狭小，施工干扰大，所以就施工条件而言，混凝土重力坝方案占优。

3.2.4 投资比较

根据工程布置主要建筑材料用量计算比较，碾压式土石坝和混凝土重力坝两种坝型的枢纽工程总投资分别为1690.13万元和992.40万元，以混凝土重力坝方案投资最省，指标更优。

4 结语

从以上四方面的综合比较，混凝土重力坝在施工条件、枢纽布置条件方面均占优，并且工程直接费用投资少697.73万元，所以本工程推荐混凝土重力坝方案。